電場激活壓力輔助合成制備Ti-TiAl-(TiC-TiB2)pNi功能梯度材料的耐磨性研究.pdf

1、本文采用電場(直流)激活壓力輔助燃燒合成法(Field-Activated and Pressure-Assisted Combustion Synthesis，F(xiàn)APAS)技術制備了Ti-C-Ni和Ti-B4C-Ni體系梯度功能材料(Functionally Gradient Materials，F(xiàn)GMs)以及AlMgB體系復合材料。
　　 采用SEM、EDS、XRD、TEM研究了梯度材料陶瓷層TiC-Ni、(TiC-TiB2

2、)pNi和AlMgB體系復合材料的顯微組織結(jié)構(gòu)。利用Ml-10型磨料磨損試驗機、MMS-1G高溫高速銷盤摩擦磨損試樣機研究了制備材料的摩擦學特性。研究結(jié)果表明：燒結(jié)合成的TiC-Ni金屬陶瓷反應充分，組織致密，TiC顆粒在Ni基體分布均勻，尺寸約2-3μm。TiC顆粒與基體Ni的界面處結(jié)合緊密，沒有缺陷、雜質(zhì)或其他中間相存在。合成的(TiC-TiB2)pNi復相陶瓷中只有TiC-TiB2及Ni相存在。TiC和TiB2顆粒的平均粒度約為1

3、μm，TiB2多以六邊形存在，TiC呈矩形或橢圓形，顆粒均勻分布在Ni基體中，最高顯微硬度達到2450HV。合成的AIMgB體系復合材料，主體相為Al0.78Mg0.75B14,另外伴有尖晶石(MgA1204)、Mg0.5A1B14、A15MgB14,最高顯微硬度達到3400HV。甲醇做保護可以有效的防止球磨過程中Mg和Al氧化。合成的AtMgB復合材料中不存在尖晶石(MgA1204)，只有AlMgB14和Al0.5MgB14。

4、　　 陶瓷顆粒含量，荷載對鎳基TiC陶瓷層常溫耐磨性能的影響結(jié)果表明：TiC-Ni金屬陶瓷的耐磨性并不是隨陶瓷顆粒含量的增加而增加．最佳耐磨效果為TiC質(zhì)量含量為70％。隨著載荷的增加，磨損率也增加。常溫時磨損機制為磨粒磨損。
　　 陶瓷顆粒含量、載荷、滑動速度、溫度對Ni基金屬陶瓷層的耐磨性能的影響結(jié)果揭示了摩擦條件對摩擦磨損影響的規(guī)律。研究結(jié)果表明：(TiC-TiB2)pNi復相陶瓷在空氣中呈良好的高溫自潤滑特性，其高溫磨

5、損主要機理是高溫摩擦氧化，產(chǎn)物以Ti8c5、Ti0、Ti02、Fe203、B203為主。生成的Fe203、Ti02、B203氧化膜有很好的潤滑作用，隨環(huán)境溫度的增加。復相陶瓷的高溫摩擦系數(shù)及磨損率均降低：磨損機制由磨粒磨損轉(zhuǎn)為摩擦氧化和黏著磨損。隨載荷的增加摩擦系數(shù)存在突變點，120N時摩擦系數(shù)降至0.18，隨后變化不大。磨損機制由磨粒磨損轉(zhuǎn)為摩擦氧化和斷裂。摩擦速度對磨損率和摩擦系數(shù)的影響與載荷有相同的趨勢。比較了復相陶瓷和硬質(zhì)合金的